一种双平台机载雷达协同工作的时序控制系统的制作方法

1.本发明属于雷达时序控制技术领域，尤其涉及一种双平台机载雷达协同工作的时序控制系统。


背景技术：

2.由于电磁环境复杂多样，为了提高对干扰的识别和对抗能力，现有的机载雷达一般采用单平台工作。
3.雷达时序控制是雷达整体控制中至关重要的一环。在雷达时序设计上，不同的雷达采用脉冲重复周期间交替发射工作、分时段交班工作或者分不同频段工作，没有实现同一时刻的协同探测。


技术实现要素：

4.鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种双平台机载雷达协同工作的时序控制系统，解决了现有技术中机载雷达无法实现同一时刻协同探测的问题。
5.本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
6.本发明提供了一种双平台机载雷达协同工作的时序控制系统，包括依次连接的同一跟踪目标确定单元、数据处理单元和时序控制单元，双平台机载雷达的主雷达和从雷达的数据输出端分别与同一跟踪目标确定单元的数据输入端连接；
7.同一跟踪目标确定单元用于获取主雷达的自发自收目标信息和从雷达采集的自发自收目标信息，在统一的时间、频率和空间基准下进行时间空间转换，确定需要跟踪的同一跟踪目标，并将同一跟踪目标的目标信息发送至数据处理单元；
8.数据处理单元用于根据同一跟踪目标的距离，分别计算主雷达的目标自发自收回波延时和他发自收延时，从雷达的目标自发自收回波延时和他发自收延时，确定主雷达和从雷达发射波形的脉冲宽度、主雷达和从雷达的波门宽度以及主雷达和从雷达的波门前沿位置和波门后沿位置并发送至时序控制单元；
9.时序控制单元控制调整主雷达时序参数和从雷达的时序参数，使得波门内能够收到主雷达的自发自收信号和他发自收回波信号以及从雷达的自发自收信号和他发自收回波信号，实现主雷达和从雷达跟踪同一跟踪目标。
10.进一步地，设主雷达和同一跟踪目标t的距离为ra，发射信号的脉冲宽度τa；从雷达和同一跟踪目标t的距离为rb，发射信号的脉冲宽度τb，电磁波传播速度为c，目标场景大小对应回波延时时间为τ0；
11.数据处理单元包括分别与时序控制单元连接的主雷达计算模块和从雷达计算模块；
12.主雷达计算模块用于根据同一跟踪目标的距离，计算主雷达的目标自发自收回波延时和他发自收延时，确定主雷达发射波形的脉冲宽度、主雷达的波门宽度以及主雷达的波门前沿位置和波门后沿位置；
13.从雷达计算模块用于根据同一跟踪目标的距离，计算从雷达的目标自发自收回波延时和他发自收延时，确定从雷达发射波形的脉冲宽度、从雷达的波门宽度以及从雷达的波门前沿位置和波门后沿位置。
14.进一步地，主雷达计算模块中，主雷达接收自发自收回波延时的计算公式如下：
15.回波延时范围是：[t
aca
,t
aca
+τa+τ0]
[0016]
主雷达接收他发自收回波延时的计算公式如下：
[0017]
回波延时范围是：[t
bca
,t
bca
+τb+τ0]；
[0018]
从雷达计算模块中，从雷达接收自发自收回波延时的计算公式如下：
[0019]
回波延时范围是：[t
bcb
,t
bcb
+τb+τ0]
[0020]
从雷达接收他发自收回波延时的计算公式如下：
[0021]
回波延时范围是：[t
acb
,t
acb
+τa+τ0]。
[0022]
进一步地，时序控制单元包括主雷达时序控制单元和从雷达时序控制单元，主雷达时序控制单元的数据输入端与主雷达计算模块的数据输出端连接，主雷达时序控制单元的数据输出端与主雷达自身的控制器连接，从雷达时序控制单元的数据输入端与从雷达计算模块的数据输出端连接，从雷达时序控制单元的数据输出端与从雷达自身的控制器连接。
[0023]
进一步地，主雷达时序控制单元包括用于判断主雷达的自发自收回波延时范围和他发自收回波延时范围是否重合的延时范围判断模块；
[0024]
当主雷达的自发自收回波延时范围和他发自收回波延时范围存在重合时，回波延时范围满足：
[0025]
t
aca
≤t
bca
≤t
aca
+τa+τ0，或者t
bca
≤t
aca
≤t
bca
+τb+τ0[0026]
则主雷达时序中采样波门只需设置1个，即可实现自发自收回波和他发自收回波采集和处理；
[0027]
当主雷达自发自收回波延时范围和他发自收回波延时范围没有重合时，回波延时范围满足：
[0028]
t
aca
+τa+τ0《t
bca
，或者t
bca
+τb+τ0《t
aca
[0029]
则主雷达时序中采样波门需设置2个，即可实现自发自收回波和他发自收回波采集和处理。
[0030]
进一步地，主雷达时序中采样波门只需设置1个；
[0031]
主雷达的采样波门设置参数如下：
[0032]
主雷达波门前沿位置设置为：t
aca
和t
bca
中的较小者
[0033]
主雷达波门后沿位置设置为：t
aca
+τa+τ0和t
bca
+τb+τ0中的较大者。
[0034]
进一步地，主雷达时序中采样波门需设置2个；
[0035]
主雷达的采样波门设置参数如下：
[0036]
主雷达自发自收回波的波门前沿位置设置为：t
aca
[0037]
主雷达自发自收回波的波门后沿位置设置为：t
aca
+τa+τ0[0038]
主雷达他发自收回波的波门前沿位置设置为：t
bca
[0039]
主雷达他发自收回波的波门后沿位置设置为：t
bca
+τb+τ0。
[0040]
进一步地，从雷达时序控制单元包括用于判断从雷达的自发自收回波延时范围和他发自收回波延时范围是否重合的延时范围判断模块；当从雷达自发自收回波延时范围和他发自收回波延时范围存在重合时，回波延时范围满足：
[0041]
t
bcb
≤t
acb
≤t
bcb
+τb+τ0，或者t
acb
≤t
bcb
≤t
acb
+τa+τ0[0042]
则从雷达时序中采样波门只需设置1个，即可实现自发自收回波和他发自收回波采集和处理；
[0043]
当从雷达自发自收回波延时范围和他发自收回波延时范围没有重合时，回波延时范围满足：
[0044]
t
bcb
+τb+τ0《t
acb
，或者t
acb
+τa+τ0《t
bcb
[0045]
则从雷达时序中采样波门需设置2个，即可实现自发自收回波和他发自收回波采集和处理。
[0046]
进一步地，从雷达时序中采样波门只需设置1个；
[0047]
从雷达采样波门设置方法如下：
[0048]
从雷达波门前沿位置设置为：t
bcb
和t
acb
中的较小者；
[0049]
从雷达波门后沿位置设置为：t
bcb
+τb+τ0和t
acb
+τa+τ0中的较大者。
[0050]
进一步地，从雷达时序中采样波门需设置2个；
[0051]
从雷达采样波门设置方法如下：
[0052]
从雷达自发自收回波的波门前沿位置设置为：t
bcb
[0053]
从雷达自发自收回波的波门后沿位置设置为：t
bcb
+τb+τ0[0054]
从雷达他发自收回波的波门前沿位置设置为：t
acb
[0055]
从雷达他发自收回波的波门后沿位置设置为：t
acb
+τa+τ0。
[0056]
与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：
[0057]
本发明提供的双平台机载雷达协同工作的时序控制系统，针对双平台记载雷达协同模式，与单平台雷达只能接收和处理自发自收雷达回波不同，利用本实施例的时序调整方法，在协同模式下，第一雷达和第二雷达均可接收自发自收回波信号和他发自收回波信号，通过对自发自收回波信号和他发自收回波信号的分析、滤波和检测等处理，充分利用时域、频域、空域等多维度信息提高雷达抗干扰能力，为双平台记载雷达协同模式的工程应用奠定了基础，有良好的应用潜力和经济效益，有效解决了现有技术中机载雷达无法实现同一时刻协同探测的问题。
[0058]
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0059]
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图
中，相同的参考符号表示相同的部件。
[0060]
图1为本发明实施例一提供的双平台机载雷达协同工作的时序控制系统中时序控制的流程示意图；
[0061]
图2为本发明实施例一提供的双平台机载雷达协同工作的时序控制系统中雷达与目标位置关系示意图；
[0062]
图3为本发明实施例一提供的双平台机载雷达协同工作的时序控制系统协同探测情况下雷达时序设计示意图；
[0063]
图4a为本发明实施例一提供的双平台机载雷达协同工作的时序控制系统中在仿真场景下的第一雷达自发自收的回波信号匹配滤波结果；
[0064]
图4b为本发明实施例一提供的双平台机载雷达协同工作的时序控制系统中在仿真场景下的第一雷达他发自收的回波信号匹配滤波结果；
[0065]
图4c为本发明实施例一提供的双平台机载雷达协同工作的时序控制系统中在仿真场景下的第二雷达自发自收的回波信号匹配滤波结果；
[0066]
图4d为本发明实施例一提供的双平台机载雷达协同工作的时序控制系统中在仿真场景下的第二雷达他发自收的回波信号匹配滤波结果。
具体实施方式
[0067]
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本发明的一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。
[0068]
为了便于描述，以下双平台机载雷达中的两个雷达分别记为主雷达和从雷达。其中，主雷达接收的目标雷达回波，若是由主雷达发射，称为自发自收，若是由从雷达发射，称为他发自收；同样地，从雷达接收的目标雷达回波，若是由从雷达发射，称为自发自收，若是由主雷达发射，称为他发自收。
[0069]
本发明提供了一种双平台机载雷达协同工作的时序控制系统，参见图1至图4d，包括依次连接的同一跟踪目标确定单元、数据处理单元和时序控制单元，上述双平台机载雷达的主雷达和从雷达的数据输出端分别与同一跟踪目标确定单元的数据输入端连接；
[0070]
同一跟踪目标确定单元用于获取主雷达的自发自收目标信息和从雷达采集的自发自收目标信息，在统一的时间、频率和空间基准下进行时间空间转换，确定需要跟踪的同一跟踪目标，并将同一跟踪目标的目标信息发送至数据处理单元；
[0071]
数据处理单元用于根据同一跟踪目标的距离，分别计算主雷达的目标自发自收回波延时和他发自收延时，从雷达的目标自发自收回波延时和他发自收延时，确定主雷达和从雷达发射波形的脉冲宽度、主雷达和从雷达的波门宽度以及主雷达和从雷达的波门前沿位置和波门后沿位置并发送至时序控制单元；
[0072]
时序控制单元控制调整主雷达时序参数和从雷达的时序参数，使得波门内能够收到主雷达的自发自收信号和他发自收回波信号以及从雷达的自发自收信号和他发自收回波信号，实现主雷达和从雷达跟踪同一跟踪目标。
[0073]
与现有技术相比，本实施例提供的双平台机载雷达协同工作的时序控制系统，针对双平台记载雷达协同模式，与单平台雷达只能接收和处理自发自收雷达回波不同，利用本实施例的时序调整方法，在协同模式下，主雷达和从雷达均可接收自发自收回波信号和
他发自收回波信号，通过对自发自收回波信号和他发自收回波信号的分析、滤波和检测等处理，充分利用时域、频域、空域等多维度信息提高雷达抗干扰能力，为双平台记载雷达协同模式的工程应用奠定了基础，有良好的应用潜力和经济效益，有效解决了现有技术中机载雷达无法实现同一时刻协同探测的问题。
[0074]
具体来说，设主雷达和同一跟踪目标t的距离为ra，发射信号的脉冲宽度τa；从雷达和同一跟踪目标t的距离为rb，发射信号的脉冲宽度τb，电磁波传播速度为c，目标场景大小对应回波延时时间为τ0。
[0075]
在协同模式下，主雷达和从雷达与同一跟踪目标的位置关系如图2所示，主雷达和从雷达时序设计如图3所示。
[0076]
数据处理单元包括分别与时序控制单元连接的主雷达计算模块和从雷达计算模块。
[0077]
主雷达计算模块用于根据同一跟踪目标的距离，计算主雷达的目标自发自收回波延时和他发自收延时，确定主雷达发射波形的脉冲宽度、主雷达的波门宽度以及主雷达的波门前沿位置和波门后沿位置。
[0078]
从雷达计算模块用于根据同一跟踪目标的距离，计算从雷达的目标自发自收回波延时和他发自收延时，确定从雷达发射波形的脉冲宽度、从雷达的波门宽度以及从雷达的波门前沿位置和波门后沿位置。
[0079]
其中，主雷达计算模块中，主雷达接收自发自收回波延时的计算公式如下：
[0080]
回波延时范围是：[t
aca
,t
aca
+τa+τ0]
[0081]
主雷达接收他发自收回波延时的计算公式如下：
[0082]
回波延时范围是：[t
bca
,t
bca
+τb+τ0]。
[0083]
同样地，从雷达计算模块中，从雷达接收自发自收回波延时的计算公式如下：
[0084]
回波延时范围是：[t
bcb
,t
bcb
+τb+τ0]
[0085]
从雷达接收他发自收回波延时的计算公式如下：
[0086]
回波延时范围是：[t
acb
,t
acb
+τa+τ0]。
[0087]
时序控制单元包括主雷达时序控制单元和从雷达时序控制单元，主雷达时序控制单元的数据输入端与主雷达计算模块的数据输出端连接，主雷达时序控制单元的数据输出端与主雷达自身的控制器连接，从雷达时序控制单元的数据输入端与从雷达计算模块的数据输出端连接，从雷达时序控制单元的数据输出端与从雷达自身的控制器连接。
[0088]
其中，主雷达时序控制单元包括用于判断主雷达的自发自收回波延时范围和他发自收回波延时范围是否重合的延时范围判断模块；当主雷达的自发自收回波延时范围和他发自收回波延时范围存在重合时，即回波延时范围满足：
[0089]
t
aca
≤t
bca
≤t
aca
+τa+τ0，或者t
bca
≤t
aca
≤t
bca
+τb+τ0。
[0090]
则主雷达时序中采样波门只需设置1个，即可实现自发自收回波和他发自收回波采集和处理。
[0091]
主雷达的采样波门设置参数如下：
[0092]
主雷达波门前沿位置设置为：t
aca
和t
bca
中的较小者。
[0093]
主雷达波门后沿位置设置为：t
aca
+τa+τ0和t
bca
+τb+τ0中的较大者。
[0094]
当主雷达自发自收回波延时范围和他发自收回波延时范围没有重合时，即回波延时范围满足：
[0095]
t
aca
+τa+τ0《t
bca
，或者t
bca
+τb+τ0《t
aca
。
[0096]
则主雷达时序中采样波门需设置2个，即可实现自发自收回波和他发自收回波采集和处理。
[0097]
主雷达的采样波门设置参数如下：
[0098]
主雷达自发自收回波的波门前沿位置设置为：t
aca
。
[0099]
主雷达自发自收回波的波门后沿位置设置为：t
aca
+τa+τ0[0100]
主雷达他发自收回波的波门前沿位置设置为：t
bca
。
[0101]
主雷达他发自收回波的波门后沿位置设置为：t
bca
+τb+τ0。
[0102]
从雷达时序控制单元包括用于判断从雷达的自发自收回波延时范围和他发自收回波延时范围是否重合的延时范围判断模块；当从雷达自发自收回波延时范围和他发自收回波延时范围存在重合时，即回波延时范围满足：
[0103]
t
bcb
≤t
acb
≤t
bcb
+τb+τ0，或者t
acb
≤t
bcb
≤t
acb
+τa+τ0。
[0104]
则从雷达时序中采样波门只需设置1个，即可实现自发自收回波和他发自收回波采集和处理。
[0105]
从雷达采样波门设置方法如下：
[0106]
从雷达波门前沿位置设置为：t
bcb
和t
acb
中的较小者。
[0107]
从雷达波门后沿位置设置为：t
bcb
+τb+τ0和t
acb
+τa+τ0中的较大者。
[0108]
当从雷达自发自收回波延时范围和他发自收回波延时范围没有重合时，即回波延时范围满足：
[0109]
t
bcb
+τb+τ0《t
acb
，或者t
acb
+τa+τ0《t
bcb
。
[0110]
则从雷达时序中采样波门需设置2个，即可实现自发自收回波和他发自收回波采集和处理。
[0111]
从雷达采样波门设置方法如下：
[0112]
从雷达自发自收回波的波门前沿位置设置为：t
bcb
。
[0113]
从雷达自发自收回波的波门后沿位置设置为：t
bcb
+τb+τ0。
[0114]
从雷达他发自收回波的波门前沿位置设置为：t
acb
。
[0115]
从雷达他发自收回波的波门后沿位置设置为：t
acb
+τa+τ0。
[0116]
需要说明的是，发射波形的脉冲宽度是预先设置的，回波延时范围是和同一跟踪目标的目标距离有关系。
[0117]
示例性地，同一跟踪目标确定单元包括主自发自收采集器、主他发自收接收器、主目标信息处理器、从自发自收采集器、从他发自收接收器和从目标信息处理器，主自发自收采集器和主他发自收接收器分别与主目标信息处理器连接，从自发自收采集器和从他发自
收接收器分别与从目标信息处理器依次连接；主自发自收采集器与从他发自收接收器连接，从自发自收采集器与主他发自收接收器连接；
[0118]
主目标信息处理器接收主自发自收采集器采集的主雷达自发自收的目标信息以及主他发自收接收器接收的从自发自收采集器采集的从雷达自发自收的目标信息，并在统一的时间基准和空间坐标系下，主目标信息处理器将主雷达的目标信息和从雷达的目标信息进行时间空间转换和数据融合判断，得到多个疑似同一目标，从多个疑似同一目标中确定需要跟踪的同一跟踪目标并发送至数据处理单元。
[0119]
需要说明的是，主自发自收采集器和从自发自收采集器分别在各自的时间基准和空间坐标系下进行自发自收工作模式的单独工作，只接收和处理主雷达和从雷达各自的目标回波信号。
[0120]
其中，主自发自收采集器采集的目标包括m个目标，在主雷达的时间基准和空间坐标系下，目标时间空间信息记为t
ai
(t
ai
,r
ai
,α
ai
,β
ai
)，i＝1,2,
…
m，即目标t
ai
在t
ai
时刻的距离为r
ai
，方位角为α
ai
，俯仰角为β
ai
；
[0121]
主自发自收采集器采集的目标包括n个目标，在从雷达的时间基准和空间坐标系下，目标时间空间信息记为t
bj
(t
bj
,r
bj
,α
bj
,β
bj
)，j＝1,2,...n，即目标t
bj
在t
bj
时刻的距离为r
bj
，方位角为α
bj
，俯仰角为β
bj
。
[0122]
具体来说，在主目标信息处理器中，建立主雷达和从雷达统一的时间基准，通过主时频控制器和从时频控制器，主雷达和从雷达的工作时序均同时重新开始，统一时间(即计时)基准，并对主雷达和从雷达的目标信息打上时标信息(即在主雷达和从雷达的目标信息中记录在统一时间基准下的时间信息)。通过主导航系统和从导航系统，不失一般性，设主雷达的坐标为原点，在统一的空间坐标系中，从雷达的坐标为pb(xb,yb,zb)，建立统一的空间坐标系。
[0123]
示例性地，从他发自收接收器接收主自发自收采集器发送的主雷达的目标时间空间信息t
ai
(t
ai
,r
ai
,α
ai
,β
ai
)，i＝1,2,
…
m，以及主雷达的脉冲宽度τa；主他发自收接收器接收从自发自收采集器发送的从雷达的目标时间空间信息t
bj
(t
bj
,r
bj
,α
bj
,β
bj
)，j＝1,2,...n的数据以及从雷达的脉冲宽度τb。
[0124]
由于同一跟踪目标确定单元获取的目标信息中距离、方位角和俯仰角分别为主雷达和从雷达各自坐标系下的数值，无法直接进行判断主雷达搜索发现目标和从雷达搜索发现目标之间对应关系。为了能够确定需要跟踪的同一跟踪目标，上述主目标信息处理器包括时间空间转换模块、疑似同一目标确定模块和同一跟踪目标确定模块；时间空间转换模块分别与主自发自收采集器和主他发自收接收器连接，时间空间转换模块接收主自发自收采集器采集的主雷达自发自收的目标信息以及主他发自收接收器接收的从自发自收采集器采集的从雷达自发自收的目标信息进行时空转换，并发送至疑似同一目标确定模块；疑似同一目标确定模块根据协同定位误差容忍门限确定疑似同一目标并发送至同一跟踪目标确定模块；同一跟踪目标确定模块从多个疑似同一目标中确定需要跟踪的同一跟踪目标，该同一跟踪目标可以根据需要自行选择，并通过数据链传送至从控制器。
[0125]
对于时间空间转换模块中，在仅统一的时间基准下，主雷达的目标为t
ai
(t
ai
,r
ai
,α
ai
,β
ai
)，i＝1,2,
…
m，从雷达目标为t
bj
(t
bj
,r
bj
,α
bj
,β
bj
)，j＝1,2,...n；在统一的时间基准和空间坐标系下，设主雷达的目标坐标为t
ai
(t
ai
,x
ai
,y
ai
,z
ai
)，其中i＝1,2,
…
m；从雷达目
标坐标为t
bj
(t
bj
,x
bj
,y
bj
,z
bj
)，其中j＝1,2,...n；则有如下关系：
[0126]
主雷达的目标坐标：
[0127]
x
ai
＝0+r
ai
·
cos(β
ai
)sin(α
ai
)
[0128]yai
＝0+r
ai
·
cos(β
ai
)cos(α
ai
)
[0129]zai
＝0+r
ai
·
sin(β
ai
)
[0130]
从雷达的目标坐标：
[0131]
x
bj
＝xb+r
bj
·
cos(β
bj
)sin(α
bj
)
[0132]ybj
＝yb+r
bj
·
cos(β
bj
)cos(α
bj
)
[0133]zbj
＝zb+r
bj
·
sin(β
bj
)
[0134]
因为一个目标在某一时刻，空间上仅有一个坐标值，考虑主雷达和从雷达的测量误差以及目标运动和具有一定尺寸大小，在疑似同一目标确定模块中，设ε为协同定位误差容忍门限，若满足下式，即得到多个疑似同一目标：
[0135]
其中i＝1,2,
…
m，j＝1,2,...n；
[0136]
设在主雷达的m个目标和从雷达的n个目标中，共有k个疑似同一目标，其中，k≤m，且k≤n。
[0137]
需要说明的是，在实际应用中，ε可以根据实际精度要求自行设置，例如，ε可以为10m、15m或20m等。
[0138]
为了能够提高主雷达和从雷达在协同模式下的抗干扰能力，上述时序控制系统还包括真实目标判定器，主雷达和从雷达发射正交波形，真实目标判定器分别进行自发自收和他发自收雷达回波信号处理，对回波信号进行匹配滤波后得到脉压仿真结果，进行目标的真实性分析和识别，对同一跟踪目标是否为真实的目标进行判断确认。
[0139]
具体来说，主雷达的发射信号为：
[0140][0141]
τa为主雷达发射信号的脉冲宽度，f0为中心频率，μa为调频信号的调制斜率，t为时间；
[0142]
从雷达的发射信号为：
[0143][0144]
τb为从雷达发射信号的脉冲宽度，f0为中心频率，μb为调频信号的调制斜率；
[0145]
主雷达的点目标回波的信号为：
[0146][0147]aaca
为主雷达自发自收点目标的回波幅度(为主雷达的自身测试数据)，f0为中心频率，a
bca
为主雷达他发自收点目标的回波幅度，μa为主雷达调频信号的调制斜率；na(t)为主雷达噪声信号。
[0148]
从雷达的点目标回波的信号为
[0149]
[0150]abcb
为从雷达自发自收点目标的回波幅度，f0为中心频率，a
acb
为从他发自收点目标的回波幅度，μb为从调频信号的调制斜率；nb(t)为从雷达噪声信号。
[0151]
通过对上述回波信号进行匹配滤波后得到脉压仿真结果，进行目标的真实性分析和识别等后续处理，从而达到提高雷达抗干扰能力。通过主雷达和从雷达接收自发自收回波信号和他发自收回波信号，不出现信号丢失，保证信号的完备性，并利用正负线性调频信号的正交性，使得主雷达和从雷达接收的自发自收信号和他发自收信号可以很好地进行分块处理，避免信号发生混叠，为双平台协同探测提供了有效的技术途径。
[0152]
针对主雷达和从雷达的自发自收和他发自收信号的脉压仿真结果如图4a～4d所示，图4a、图4b分别表示主雷达自发自收、他发自收回波信号匹配滤波结果；图4c、图4d分别表示从雷达自发自收、他发自收回波信号匹配滤波结果；采用本实施例的方法能够在双平台协同模式下，主雷达和从雷达工作在自发自收以及他发自收的模式，获取同一目标多角度散射系数的信号回波，通过对两种信号探测结果的融合识别，提高雷达探测和抗干扰的能力。
[0153]
实施时，该双平台机载雷达协同工作的时序控制系统的时序控制方法包括如下步骤：
[0154]
步骤i：在统一的时间、频率和空间基准下，主雷达和从雷达进入协同探测模式，对主雷达和从雷达搜索的目标信息进行时间空间转换，确定需要跟踪的同一跟踪目标；
[0155]
步骤ii：根据同一跟踪目标的距离，分别计算主雷达的目标自发自收回波延时和他发自收延时，从雷达的目标自发自收回波延时和他发自收延时，确定主雷达和从雷达发射波形的脉冲宽度；
[0156]
步骤iii：分别确定主雷达和从雷达的波门宽度，并设置主雷达和从雷达的波门前沿位置和波门后沿位置，调整主雷达时序参数和从雷达的时序参数，使得波门内能够收到主雷达的自发自收信号和他发自收回波信号以及从雷达的自发自收信号和他发自收回波信号。
[0157]
具体来说，设主雷达和同一跟踪目标t的距离为ra，发射信号的脉冲宽度τa；从雷达和同一跟踪目标t的距离为rb，发射信号的脉冲宽度τb，电磁波传播速度为c，目标场景大小对应回波延时时间为τ0。
[0158]
在协同模式下，主雷达和从雷达与同一跟踪目标的位置关系如图2所示，主雷达和从雷达时序设计如图3所示。
[0159]
调整主雷达的时序参数包括如下步骤：
[0160]
步骤a：根据同一跟踪目标的距离，计算主雷达的目标自发自收回波延时和他发自收延时，确定主雷达发射波形的脉冲宽度；
[0161]
其中，主雷达接收自发自收回波延时：
[0162]
回波延时范围是：[t
aca
,t
aca
+τa+τ0]
[0163]
主雷达接收他发自收回波延时：
[0164]
回波延时范围是：[t
bca
,t
bca
+τb+τ0]。
[0165]
步骤b：确定主雷达的波门宽度，并设置主雷达的波门前沿位置和波门后沿位置，
调整主雷达的时序参数，使得波门内能够收到主雷达的自发自收信号和他发自收回波信号。
[0166]
当主雷达的自发自收回波延时范围和他发自收回波延时范围存在重合时，即回波延时范围满足：
[0167]
t
aca
≤t
bca
≤t
aca
+τa+τ0，或者t
bca
≤t
aca
≤t
bca
+τb+τ0。
[0168]
则主雷达时序中采样波门只需设置1个，即可实现自发自收回波和他发自收回波采集和处理。
[0169]
主雷达的采样波门设置方法如下：
[0170]
主雷达波门前沿位置设置为：t
aca
和t
bca
中的较小者。
[0171]
主雷达波门后沿位置设置为：t
aca
+τa+τ0和t
bca
+τb+τ0中的较大者。
[0172]
当主雷达自发自收回波延时范围和他发自收回波延时范围没有重合时，即回波延时范围满足：
[0173]
t
aca
+τa+τ0《t
bca
，或者t
bca
+τb+τ0《t
aca
。
[0174]
则主雷达时序中采样波门需设置2个，即可实现自发自收回波和他发自收回波采集和处理。
[0175]
主雷达的采样波门设置方法如下：
[0176]
主雷达自发自收回波的波门前沿位置设置为：t
aca
。
[0177]
主雷达自发自收回波的波门后沿位置设置为：t
aca
+τa+τ0[0178]
主雷达他发自收回波的波门前沿位置设置为：t
bca
。
[0179]
主雷达他发自收回波的波门后沿位置设置为：t
bca
+τb+τ0。
[0180]
同样地，调整从雷达的时序参数包括如下步骤：
[0181]
步骤a：根据同一跟踪目标的距离，计算从雷达的目标自发自收回波延时和他发自收延时，确定从雷达发射波形的脉冲宽度；
[0182]
从雷达接收自发自收回波延时：
[0183]
回波延时范围是：[t
bcb
,t
bcb
+τb+τ0]
[0184]
从雷达接收他发自收回波延时：
[0185]
回波延时范围是：[t
acb
,t
acb
+τa+τ0]。
[0186]
步骤b：确定从雷达的波门宽度，并设置从雷达的波门前沿位置和波门后沿位置，调整从雷达的时序参数，使得波门内能够收到从雷达的自发自收信号和他发自收回波信号。
[0187]
相应地，调整从雷达的时序参数包括如下步骤：
[0188]
当从雷达自发自收回波延时范围和他发自收回波延时范围存在重合时，即回波延时范围满足：
[0189]
t
bcb
≤t
acb
≤t
bcb
+τb+τ0，或者t
acb
≤t
bcb
≤t
acb
+τa+τ0。
[0190]
则从雷达时序中采样波门只需设置1个，即可实现自发自收回波和他发自收回波采集和处理。
[0191]
从雷达采样波门设置方法如下：
[0192]
从雷达波门前沿位置设置为：t
bcb
和t
acb
中的较小者。
[0193]
从雷达波门后沿位置设置为：t
bcb
+τb+τ0和t
acb
+τa+τ0中的较大者。
[0194]
当从雷达自发自收回波延时范围和他发自收回波延时范围没有重合时，即回波延时范围满足：
[0195]
t
bcb
+τb+τ0《t
acb
，或者t
acb
+τa+τ0《t
bcb
。
[0196]
则从雷达时序中采样波门需设置2个，即可实现自发自收回波和他发自收回波采集和处理。
[0197]
从雷达采样波门设置方法如下：
[0198]
从雷达自发自收回波的波门前沿位置设置为：t
bcb
。
[0199]
从雷达自发自收回波的波门后沿位置设置为：t
bcb
+τb+τ0。
[0200]
从雷达他发自收回波的波门前沿位置设置为：t
acb
。
[0201]
从雷达他发自收回波的波门后沿位置设置为：t
acb
+τa+τ0[0202]
示例性地，上述步骤i包括如下步骤：
[0203]
步骤1：主雷达和从雷达分别搜索目标，主雷达记录主雷达搜索到的目标信息，从雷达记录从雷达搜索到的目标信息；
[0204]
步骤2：建立主雷达和从雷达统一的时间、频率和空间基准，主雷达和从雷达进行时间、频率和空间的同步，在同一频率下进入协同模式；
[0205]
步骤3：主雷达和从雷达分别通过数据链进行目标信息交互；
[0206]
步骤4：在统一的时间基准和空间坐标系下，主雷达和从雷达分别将各自搜索的目标信息进行时间空间转换和数据融合判断，得到多个疑似同一目标，并在主雷达的控制下从多个疑似同一目标中确定需要跟踪的同一跟踪目标。
[0207]
需要说明的是，在上述步骤1中，主雷达和从雷达分别在各自的时间基准和空间坐标系下进行自发自收工作模式的单独工作，只接收和处理主雷达和从雷达各自的目标回波信号。
[0208]
其中，主雷达搜索发现m个目标，在主雷达的时间基准和空间坐标系下，目标时间空间信息记为t
ai
(t
ai
,r
ai
,α
ai
,β
ai
)，i＝1,2,
…
m，即目标t
ai
在t
ai
时刻的距离为r
ai
，方位角为α
ai
，俯仰角为β
ai
；
[0209]
从雷达搜索发现n个目标，在从雷达的时间基准和空间坐标系下，目标时间空间信息记为t
bj
(t
bj
,r
bj
,α
bj
,β
bj
)，j＝1,2,...n，即目标t
bj
在t
bj
时刻的距离为r
bj
，方位角为α
bj
，俯仰角为β
bj
。
[0210]
具体来说，在上述步骤2中，在主雷达的控制下，建立主雷达和从雷达统一的时间基准，通过主雷达和从雷达各自的时频同步器，主雷达和从雷达的工作时序均同时重新开始，统一时间(即计时)基准，对主雷达和从雷达的目标信息打上时标信息(即在主雷达和从雷达的目标信息中记录在统一时间基准下的时间信息)。通过主雷达和从雷达各自的导航系统，不失一般性，设主雷达的坐标为原点，在统一的空间坐标系中，从雷达的坐标为pb(xb,yb,zb)，建立统一的空间坐标系，为下述步骤4的顺利完成做好准备。
[0211]
在上述步骤3中，主雷达和从雷达均能获得主雷达的目标时间空间信息t
ai
(t
ai
,r
ai
,α
ai
,β
ai
)，i＝1,2,
…
m以及从雷达的目标时间空间信息t
bj
(t
bj
,r
bj
,α
bj
,β
bj
)，j＝1,2,...n的数据，主雷达获取从雷达的脉冲宽度τb，从雷达获取主雷达的脉冲宽度τa。
[0212]
为了能够确定需要跟踪的同一跟踪目标，上述步骤4包括如下步骤：
[0213]
步骤41：目标信息进行时间空间转换
[0214]
由于步骤3主雷达和从雷达获取的目标信息中距离、方位角和俯仰角分别为主雷达和从雷达各自坐标系下的数值，无法直接进行判断主雷达搜索发现目标和从雷达搜索发现目标之间对应关系。
[0215]
在仅统一的时间基准下，主雷达的目标为t
ai
(t
ai
,r
ai
,α
ai
,β
ai
)，i＝1,2,
…
m，从雷达目标为t
bj
(t
bj
,r
bj
,α
bj
,β
bj
)j＝1,2,...n。
[0216]
在统一的时间基准和空间坐标系下，假设，主雷达的目标坐标为t
ai
(t
ai
,x
ai
,y
ai
,z
ai
)，其中i＝1,2,
…
m；从雷达目标坐标为t
bj
(t
bj
,x
bj
,y
bj
,z
bj
)，其中j＝1,2,...n；则有如下关系：
[0217]
主雷达的目标坐标：
[0218]
x
ai
＝0+r
ai
·
cos(β
ai
)sin(α
ai
)
[0219]yai
＝0+r
ai
·
cos(β
ai
)cos(α
ai
)
[0220]zai
＝0+r
ai
·
sin(β
ai
)
[0221]
从雷达的目标坐标：
[0222]
x
bj
＝xb+r
bj
·
cos(β
bj
)sin(α
bj
)
[0223]ybj
＝yb+r
bj
·
cos(β
bj
)cos(α
bj
)
[0224]zbj
＝zb+r
bj
·
sin(β
bj
)
[0225]
步骤42：选择需要跟踪的同一跟踪目标
[0226]
因为一个目标在某一时刻，空间上仅有一个坐标值，考虑主雷达和从雷达的测量误差以及目标运动和具有一定尺寸大小，设ε为协同定位误差容忍门限，若满足下式，即得到多个疑似同一目标：
[0227]
其中i＝1,2,
…
m，j＝1,2,...n；
[0228]
设在主雷达的m个目标和从雷达的n个目标中，共有k个疑似同一目标，其中，k≤m，且k≤n。
[0229]
需要说明的是，在实际应用中，ε可以根据实际精度要求自行设置，例如，ε可以为10m、15m或20m等。
[0230]
步骤43：在主雷达的控制下从多个疑似同一目标中确定需要跟踪的同一跟踪目标t，该同一跟踪目标可以根据需要自行选择，并通过数据链将同一跟踪目标信息传送至从雷达，从雷达跟踪同一跟踪目标t。
[0231]
为了能够提高主雷达和从雷达在协同模式下的抗干扰能力，上述步骤iii之后还包括如下步骤：
[0232]
步骤iv：主雷达和从雷达发射正交波形，分别进行自发自收和他发自收雷达回波信号处理，对同一跟踪目标是否为真实的目标进行判断确认。
[0233]
具体来说，步骤iv包括如下步骤：
[0234]
步骤iv1：主雷达和从雷达发射正交波形；
[0235]
其中，主雷达的发射信号为：
[0236][0237]
τa为主雷达发射信号的脉冲宽度，f0为中心频率，μa为调频信号的调制斜率，t为时间；
[0238]
从雷达的发射信号为：
[0239][0240]
τb为从雷达发射信号的脉冲宽度，f0为中心频率，μb为调频信号的调制斜率；
[0241]
步骤iv2：主雷达和从雷达分别进行自发自收和他发自收的回波信号处理；
[0242]
其中，主雷达的点目标回波的信号为：
[0243][0244]aaca
为主雷达自发自收点目标的回波幅度(为主雷达的自身测试数据)，f0为中心频率，a
bca
为主雷达他发自收点目标的回波幅度，μa为主雷达调频信号的调制斜率；na(t)为主雷达噪声信号。
[0245]
从雷达的点目标回波的信号为
[0246][0247]abcb
为从雷达自发自收点目标的回波幅度，f0为中心频率，a
acb
为从他发自收点目标的回波幅度，μb为从调频信号的调制斜率；nb(t)为从雷达噪声信号。
[0248]
步骤iv3：对回波信号进行匹配滤波后得到脉压仿真结果，进行目标的真实性分析和识别，对同一跟踪目标是否为真实的目标进行判断确认。
[0249]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种双平台机载雷达协同工作的时序控制系统，其特征在于，包括依次连接的同一跟踪目标确定单元、数据处理单元和时序控制单元，所述双平台机载雷达的主雷达和从雷达的数据输出端分别与同一跟踪目标确定单元的数据输入端连接；所述同一跟踪目标确定单元用于获取主雷达的自发自收目标信息和从雷达采集的自发自收目标信息，在统一的时间、频率和空间基准下进行时间空间转换，确定需要跟踪的同一跟踪目标，并将同一跟踪目标的目标信息发送至数据处理单元；所述数据处理单元用于根据同一跟踪目标的距离，分别计算主雷达的目标自发自收回波延时和他发自收延时，从雷达的目标自发自收回波延时和他发自收延时，确定主雷达和从雷达发射波形的脉冲宽度、主雷达和从雷达的波门宽度以及主雷达和从雷达的波门前沿位置和波门后沿位置并发送至时序控制单元；所述时序控制单元控制调整主雷达时序参数和从雷达的时序参数，使得波门内能够收到主雷达的自发自收信号和他发自收回波信号以及从雷达的自发自收信号和他发自收回波信号，实现主雷达和从雷达跟踪同一跟踪目标。2.根据权利要求2所述的双平台机载雷达协同工作的时序控制系统，其特征在于，设主雷达和同一跟踪目标t的距离为r
a
，发射信号的脉冲宽度τ
a
；从雷达和同一跟踪目标t的距离为r
b
，发射信号的脉冲宽度τ
b
，电磁波传播速度为c，目标场景大小对应回波延时时间为τ0；所述数据处理单元包括分别与时序控制单元连接的主雷达计算模块和从雷达计算模块；所述主雷达计算模块用于根据同一跟踪目标的距离，计算主雷达的目标自发自收回波延时和他发自收延时，确定主雷达发射波形的脉冲宽度、主雷达的波门宽度以及主雷达的波门前沿位置和波门后沿位置；所述从雷达计算模块用于根据同一跟踪目标的距离，计算从雷达的目标自发自收回波延时和他发自收延时，确定从雷达发射波形的脉冲宽度、从雷达的波门宽度以及从雷达的波门前沿位置和波门后沿位置。3.根据权利要求2所述的双平台机载雷达协同工作的时序控制系统，其特征在于，所述主雷达计算模块中，主雷达接收自发自收回波延时的计算公式如下：回波延时范围是：[t
aca
,t
aca
+τ
a
+τ0]主雷达接收他发自收回波延时的计算公式如下：回波延时范围是：[t
bca
,t
bca
+τ
b
+τ0]；所述从雷达计算模块中，从雷达接收自发自收回波延时的计算公式如下：回波延时范围是：[t
bcb
,t
bcb
+τ
b
+τ0]从雷达接收他发自收回波延时的计算公式如下：回波延时范围是：[t
acb
,t
acb
+τ
a
+τ0]。4.根据权利要求2所述的双平台机载雷达协同工作的时序控制系统，其特征在于，所述时序控制单元包括主雷达时序控制单元和从雷达时序控制单元，所述主雷达时序控制单元
的数据输入端与主雷达计算模块的数据输出端连接，所述主雷达时序控制单元的数据输出端与主雷达自身的控制器连接，所述从雷达时序控制单元的数据输入端与从雷达计算模块的数据输出端连接，所述从雷达时序控制单元的数据输出端与从雷达自身的控制器连接。5.根据权利要求4所述的双平台机载雷达协同工作的时序控制系统，其特征在于，所述主雷达时序控制单元包括用于判断主雷达的自发自收回波延时范围和他发自收回波延时范围是否重合的延时范围判断模块；当主雷达的自发自收回波延时范围和他发自收回波延时范围存在重合时，回波延时范围满足：t
aca
≤t
bca
≤t
aca
+τ
a
+τ0，或者t
bca
≤t
aca
≤t
bca
+τ
b
+τ0则主雷达时序中采样波门只需设置1个，即可实现自发自收回波和他发自收回波采集和处理；当主雷达自发自收回波延时范围和他发自收回波延时范围没有重合时，回波延时范围满足：t
aca
+τ
a
+τ0<t
bca
，或者t
bca
+τ
b
+τ0<t
aca
则主雷达时序中采样波门需设置2个，即可实现自发自收回波和他发自收回波采集和处理。6.根据权利要求5所述的双平台机载雷达协同工作的时序控制系统，其特征在于，主雷达时序中采样波门只需设置1个；主雷达的采样波门设置参数如下：主雷达波门前沿位置设置为：t
aca
和t
bca
中的较小者主雷达波门后沿位置设置为：t
aca
+τ
a
+τ0和t
bca
+τ
b
+τ0中的较大者。7.根据权利要求5所述的双平台机载雷达协同工作的时序控制系统，其特征在于，主雷达时序中采样波门需设置2个；主雷达的采样波门设置参数如下：主雷达自发自收回波的波门前沿位置设置为：t
aca
主雷达自发自收回波的波门后沿位置设置为：t
aca
+τ
a
+τ0主雷达他发自收回波的波门前沿位置设置为：t
bca
主雷达他发自收回波的波门后沿位置设置为：t
bca
+τ
b
+τ0。8.根据权利要求4所述的双平台机载雷达协同工作的时序控制系统，其特征在于，所述从雷达时序控制单元包括用于判断从雷达的自发自收回波延时范围和他发自收回波延时范围是否重合的延时范围判断模块；当从雷达自发自收回波延时范围和他发自收回波延时范围存在重合时，回波延时范围满足：t
bcb
≤t
acb
≤t
bcb
+τ
b
+τ0，或者t
acb
≤t
bcb
≤t
acb
+τ
a
+τ0则从雷达时序中采样波门只需设置1个，即可实现自发自收回波和他发自收回波采集和处理；当从雷达自发自收回波延时范围和他发自收回波延时范围没有重合时，回波延时范围满足：t
bcb
+τ
b
+τ0<t
acb
，或者t
acb
+τ
a
+τ0<t
bcb
则从雷达时序中采样波门需设置2个，即可实现自发自收回波和他发自收回波采集和
处理。9.根据权利要求8所述的双平台机载雷达协同工作的时序控制系统，其特征在于，从雷达时序中采样波门只需设置1个；从雷达采样波门设置方法如下：从雷达波门前沿位置设置为：t
bcb
和t
acb
中的较小者；从雷达波门后沿位置设置为：t
bcb
+τ
b
+τ0和t
acb
+τ
a
+τ0中的较大者。10.根据权利要求8所述的双平台机载雷达协同工作的时序控制系统，其特征在于，从雷达时序中采样波门需设置2个；从雷达采样波门设置方法如下：从雷达自发自收回波的波门前沿位置设置为：t
bcb
从雷达自发自收回波的波门后沿位置设置为：t
bcb
+τ
b
+τ0从雷达他发自收回波的波门前沿位置设置为：t
acb
从雷达他发自收回波的波门后沿位置设置为：t
acb
+τ
a
+τ0。

技术总结
本发明公开了一种双平台机载雷达协同工作的时序控制系统，属于雷达时序控制技术领域，解决了现有技术中机载雷达无法实现同一时刻协同探测的问题。该系统包括依次连接的同一跟踪目标确定单元、数据处理单元和时序控制单元；数据处理单元用于根据同一跟踪目标的距离，分别计算主雷达的目标自发自收回波延时和他发自收延时，从雷达的目标自发自收回波延时和他发自收延时，确定主雷达和从雷达发射波形的脉冲宽度、主雷达和从雷达的波门宽度以及主雷达和从雷达的波门前沿位置和波门后沿位置；时序控制单元控制调整主雷达时序参数和从雷达的时序参数。该系统可用于双平台机载雷达协同工作的时序控制。同工作的时序控制。同工作的时序控制。


技术研发人员：王春雨 王义海 雷登峰
受保护的技术使用者：北京华航无线电测量研究所
技术研发日：2022.02.11
技术公布日：2023/8/24